傳輸速率約束下網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的性能分析與解決方案初探.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)的不斷變革，推動(dòng)著工業(yè)控制領(lǐng)域朝著系統(tǒng)集成化、控制分散化、節(jié)點(diǎn)智能化、結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，分布式工廠控制與管理的格局已逐步形成。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)以其開放性與分布性的特點(diǎn)，正成為當(dāng)前控制領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題，也是今后控制結(jié)構(gòu)發(fā)展的方向之一。 以往為了方便研究，通常在通信領(lǐng)域與控制領(lǐng)域中分別獨(dú)立開展網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的研究。然而，隨著控制系統(tǒng)規(guī)模日益擴(kuò)大、復(fù)雜程度不斷提高，傳感器、控制器、執(zhí)行器等控制器件的數(shù)目不斷

2、增長(zhǎng)，共享網(wǎng)絡(luò)資源卻又相對(duì)有限，致使數(shù)據(jù)傳輸過程中發(fā)生擁塞、碰撞、丟包等現(xiàn)象的概率大大增加，由此，控制系統(tǒng)的性能有可能變差。面對(duì)這一挑戰(zhàn)，有必要在通信網(wǎng)絡(luò)約束下對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和研究，探索傳輸速率、帶寬等通信參量對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的影響，相關(guān)研究對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展有著重大意義。 本文在基于網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)延時(shí)分析與研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探究傳輸速率約束下網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)的途徑和方法，結(jié)合利用已有仿真工具箱和自主開發(fā)的網(wǎng)

3、絡(luò)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)進(jìn)行仿真分析和驗(yàn)證。本文具體從以下幾個(gè)方面開展了工作： ●在性能分析方面，針對(duì)傳輸速率約束下的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，分別研究了傳輸速率與網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時(shí)的關(guān)系、傳輸速率與網(wǎng)絡(luò)控制性能的關(guān)系，利用仿真工具箱搭建了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)數(shù)值仿真模型，對(duì)三種常見的控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了仿真，分析傳輸速率、延時(shí)與控制性能三者的關(guān)系，同時(shí)提出了性能下降轉(zhuǎn)折點(diǎn)的概念并驗(yàn)證其存在。 ●在解決方案方面，從調(diào)度策略和控制策略兩個(gè)角度分別入手，研究

4、了提高網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)控制性能的方法。調(diào)度策略方面，采用了RM靜態(tài)調(diào)度算法與EDF動(dòng)態(tài)調(diào)度算法，利用仿真工具箱進(jìn)行了三回路的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)仿真，使復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的控制性能得到了改善?？刂撇呗苑矫?，提出了單神經(jīng)元PID控制與Smith控制器相結(jié)合的方法，以進(jìn)一步提高控制性能，并驗(yàn)證了其在網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的有效性。 ●為了進(jìn)一步驗(yàn)證相關(guān)研究成果并為以后的實(shí)際應(yīng)用打下基礎(chǔ)，本文利用Matlab與VC++混合編程方法，以及WinSocke